DE3035101A1 - Verfahren zur herstellung eines elektrischen verbindungsstuecks aus einem gummmielastischen werkstoff - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Verbindungsstücks aus einem gummielastischen Werkstoff der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Speziell betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung solcher elektrischer Verbindungsstücke aus gummielastischem Werkstoff mit zumindest im wesentlichen leistenförmiger Konfiguration,

Verbindungsstücke dieser Art dienen insbesondere der Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen verschiedenen Schaltungskarten.

Verbindungsstücke der genannten Art, die auch kurz als "Verbinder" bezeichnet werden, dienen insbesondere bei der Montage elektronischer Geräte dem Verbinden der einzelnen Baugruppen untereinander, wobei diese Verbindungstechnik insbesondere zur Herstellung der elektrischen Verbindungen zwischen einer Anzeigeeinheit, beispielsweise einer Flüssigkristallanzeigeeinheit, einer elektrochromen Anzeigeeinheit oder einer Leuchtdiodenbaugruppe, und einer Schaltungskarte, die den Treiber für die Anzeigeeinheit enthält, dient. Gebräuchlicherweise bestehen insbesondere zu diesem Zweck verwendete Verbindungsstücke aus einem gummielastischen Strangmaterial, das senkrecht zu seiner Längsachse eine Schar parallel zueinander ausgerichteter Leiterbahnen trägt, die auf dem gummielastischen, elektrisch isolierenden Grundmaterial aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff aufgebracht sind. Solche elektrischen Verbindungsstücke werden sandwichartig zwischen die Kontaktleisten der miteinander zu verbindenden Schaltungsbaugruppen eingespannt,

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Unter Einspannung des elektrischen Verbindungsstücks werden die beiden miteinander zu verbindenden Kontaktleisten der beiden Baugruppen ausreichend stark gegeneinandergepreßt, um eine gute Kontaktgabe zu gewährleisten. Dabei werden elektrisch leitende Verbindungen nur zwischen den paarweise einander zugeordneten Kontaktelektroden hergestellt, die auf den Kontaktleisten der miteinander zu verbindenden Baugruppen einander gegenüberliegen, und zwar an zwei einander gegenüberliegenden Seiten des zwischen die Kontaktleisten eingespannten elektrischen Verbindungsstücks.

Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung solcher Verbindungsstücke bekannt. So ist beispielsweise bekannt, die zueinander parallelen streifenförmigen Leiterbahnen aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff oder aus einem elektrisch leitfähigen Elastomer auf einer Oberfläche einer flexiblen, elektrisch isolierenden Folie herzustellen, diese Folie dann entweder mit einer unvernetzten Elastomer— folie zu laminieren oder sandwichartig zwischen zwei unvernetzte Elastomerfolien einzufügen, die so erhaltenen Schichtstrukturen dann unter Druck zu vernetzen und aus dem so erhaltenen homogenen Vernetzungsprodukt in einer Ebene zumindest ungefähr senkrecht zum Verlauf der zueinander parallelen Leiterbahnen die strangförmigen Verbindungsstücke zu schneiden.

Alternativ ist bekannt, eine sogenannte Transferfolie mit einer elektrisch leitfähigen Masse unter Bildung der zueinander parallelen Streifen zu bedrucken und die so bedruckte Transferfolie dann in ein Formwerkzeug einzulegen, in dem zueinander parallele Nuten mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet sind. Dabei wird die Transferfolie so in das Formwerkzeug eingelegt, daß die unbedruckte Folienoberfläche am Formwerkzeug anliegt. Anschließend wird das Form-

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werkzeug geschlossen und werden die im Formwerkzeug ausgebildeten und mit der Transferfolie ausgekleideten nutartigen Hohlräume nach dem Formpreßverfahren mit einer unvernetzten Gummimischung gefüllt. Anschließend wird in üblicher Weise vernetzt. Nach dem Formpressen und Vernetzen wird der vernetzte Elastomerformling mit der anhaftenden Transferfolie aus der Form genommen. Dann wird die Transferfolie vorsichtig vom Elastomerkörper abgezogen, wobei das ursprünglich auf die Transferfolie aufgedruckte Streifenmuster aus dem elektrisch leitfähigen Werkstoff eingebunden und einvulkanisiert in die Oberfläche des Elastomerkörpers dort in Form elektrisch leitender Leiterbahnen verbleibt.

Beide bekannten Verfahren eignen sich durchaus zulänglich zur Herstellung von strangförmigen elektrischen Verbindungsstücken mit einfachen, beispielsweise rechteckigen Querschnitten. Diese Verfahren versagen jedoch, wenn leistenförmige oder strangförmige elektrische Verbindungsstücke mit komplizierteren oder unregelmäßigen Querschnitten hergestellt werden sollen. Die bekannten Verfahren sind auch dann nicht anzuwenden, wenn von dem erhaltenen gummielastischen elektrischen Verbindungsstück eine hohe Dimensionsgenauigkeit gefordert wird. Dies liegt daran, daß die verwendeten elastischen Folien unvermeidbar einer durchaus beachtlichen Druckverformung ausgesetzt sind. Dies gilt insbesondere für das erste der beiden vorstehend genannten Verfahren. Auch beim zweiten Verfahren treten beim Einbringen der unvernetzten Elastomermasse in die Hohlräume des Formwerkzeugs Verarbeitungsschwierigkeiten auf. Beide Verfahren entsprechen daher noch nicht den Anforderungen, die üblicherweise an Verfahren zur Herstellung von Massenartikeln gestellt werden.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung gummielastischer elektrischer Verbindungsstücke der eingangs genannten Art zu schaffen, das preiswert und unanfällig ist, so daß es für die Massenproduktion eingesetzt werden kann, und das zur Herstellung von Verbindungsstücken mit beliebigem Querschnitt mit hoher Maßhaltigkeit der Produkte eingesetzt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art, das erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweist.

Das Verfahren der Erfindung zur Herstellung von gummielastischen elektrischen Verbindungsstücken der genannten Art setzt sich also im wesentlichen aus den folgenden drei Verfahrensstufen zusammen: '

(a) Aus einer unvernetzten Elastomerfolie und einer dünnen Folie aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, die an ihrer Oberfläche zumindest eine Schar zueinander paralleler streifenförmiger Bahnen aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff trägt, wird durch Laminieren eine folienartige Verbundstruktur hergestellt,

(b) dieses so hergestellte folienartige Verbundmaterial wird in der Weise in ein in einem Formpreßwerkzeug ausgebildetes Formnest eingelegt, daß das Material über die Ränder des Formnestes oder der Formnester hinausragt, und

(c) Schließen des Formwerkzeugs, wobei die zwischen die beiden Werkzeughälften eingefügte folienartige Verbundstruktur so verformt wird, daß sie die Formnester

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vollständig füllt, wobei das unvernetzte Elastomer in der geschlossenen Form unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur im verformten Zustand vernetzt wird.

Gebräuchlicherweise und wirtschaftlicherweise ist das Formwerkzeug mit mehreren Formnestern versehen, so daß in einem Formtakt mehrere Verbindungsstücke hergestellt werden können. Die aus Formen mit mehreren Nestern hergestellten Verbindungsstücke sind durch sehr dünne Gummihäute miteinander verbunden, so daß alle in einem mit mehreren Nestern ausgestatteten Formwerkzeug ausgeformten und vernetzten Verbindungsstücke mit einem Griff aus der nach dem Vernetzen wieder geöffneten Form herausgezogen werden können. Die zusammenhängenden Formlinge werden dann in gebräuchlicher Weise voneinander getrennt und entgratet.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Querschnitt ein Formwerkzeug

zur Herstellung der strangförmigen Verbindungsstücke mit einem zwischen die geöffneten Formwerkzeughälften eingefügten folienartigen Verbundmaterial;

Figuren 2a bis 2c verschiedene Ausführungsbeispiele des folienartigen Verbundmaterials;

Fig. 3 in perspektivischer Darstellung

einen nach dem Vernetzen aus dem in Fig. 1 gezeigten Formwerkzeug entnommenen Formling;

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Figuren 4a und 4b

in perspektivischer Darstellung
Ausführungsbeispiele eines strangförmigen oder leistenförmigen Verbindungsstücks ;

Figuren 5 bis 9

weitere Ausführungsbeispiele des Verbindungsstücks mit komplizierteren Querschnitten;

Figuren 10 bis 14

verschiedene Arten der Verwendung der nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Verbindungsstücke zum Verbinden von Schaltungskarten;

Figuren 15a und 15b im Querschnitt Formwerkzeuge zur
Herstellung von Verbindungsstücken mit komplizierteren Querschnitten;

Figuren 16a bis 16c in perspektivischer Darstellung
weitere Ausführungsbeispiele von
strangförmigen Verbindungsstücken, wie sie mit Formwerkzeugen der in
den Figuren 15a und 15b gezeigten
Art herstellbar sind;

Figuren 17a bis 17c unterschiedliche Anordnungen der
Leiterbahnen auf dem folienartigen Verbundkörper und

Figuren 18a bis 18c in perspektivischer Darstellung
gummielastische Verbindungsstücke/ wie sie aus folienartigem Verbundmaterial der in den Figuren 17a bis 17c gezeigten Art erhältlich sind.

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Das Verfahren der Erfindung eignet sich insbesondere zur Herstellung leistenförmiger oder strangförmiger Verbindungsstücke mit Leiterbahnen, die zumindest im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Strangmaterials ausgerichtet sind. Die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen des Verfahrens der Erfindung ist daher vornehmlich auf Verfahren zur Herstellung solcher strangartiger Verbindungsstücke gerichtet. Dem Fachmann ist jedoch ersichtlich, daß nach dem Verfahren der Erfindung auch gummielastische Verbindungsstücke anderer Konfiguration herstellbar sind. In einigen Beispielen ist auch die Herstellung solcher Verbindungsstücke beschrieben.

In der ersten Stufe des Verfahrens wird ein folienartiger oder fellartiger Verbundkörper aus einem unvernetzten Elastomerfell oder einer Elastomerfolie und aus einer dünnen Folie aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff hergestellt. Die Folie aus dem elektrisch isolierenden Werkstoff trägt auf einer ihrer Oberflächen Leiterbahnen aus einem elektrisch leitenden Werkstoff. Diese Folie ist im folgenden kurz als "Leiterbahnfolie" bezeichnet.

Der Werkstoff, aus dem die elektrisch isolierende Folie der Leiterbahnfolie besteht, ist solange nicht spezifisch kritisch, wie der Werkstoff elektrisch isolierend ist, mechanisch ausreichend fest ist und eine ausreichende Wärmebeständigkeit aufweist. Als Folienwerkstoff werden vorzugsweise die folgenden verwendet: Polyimid, Polyether und Polyester in Form von gewebtem oder ungewebtem textilem Material, das mit einem warmvernetzbaren Harz, insbesondere Epoxiden, ungesättigten Polyestern, Diallylphtalaten oder Triazinen getränkt ist, die anschließend vernetzt werden. Auf dieses Folien- oder Flächenmaterial werden die Leiterbahnen vorzugsweise durch Drucken aufgebracht, beispielsweise durch Siebdruck ofer Offsetdruck, wobei als elektrisch leitfähige

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Drucktaste vorzugsweise eine warmvernetzbare Masse verwendet wird. Solche elektrisch leitfähigen warmvernetzbaren Drucktasten sind an sich bekannt und brauchen daher an dieser Stelle nicht näher beschrieben zu werden.

Alternativ kann die Leiterbahnfolie auch durch Schneiden aus einem blockförmigen Verbundmaterial hergestellt werden, das aus alternierenden Schichten elektrisch isolierender und elektrisch leitfähiger Werkstoffe besteht, wobei ein solcher Verbundkörper in einer Ebene geschnitten wird, die zumindest im wesentlichen senkrecht zu den Hauptebenen der alternierenden Schichten liegt.

Weiterhin kann die Leiterbahnfolie auch in der Weise hergestellt werden, daß eine metallbeschichtete Folie aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff streifenweise geätzt wird. Die Metallbeschichtung der Folie kann dabei entweder durch Aufkleben dünner Metallfolien oder durch Aufdampfen im Vakuum erfolgen. Bei Verwendung entsprechender Masken kann eine Folie aus elektrisch isolierendem Werkstoff auch direkt im Vakuum streifenweise mit Metall bedampft werden. In besonders einfacher Weise können die Leiterbahnen durch direktes Aufkleben der Metallstreifen auf die Folie hergestellt werden.

Das unvernetzte Kautschukfell bzw. die unvernetzte Kautschukfolie, die nach dem Verfahren der Erfindung mit der Leiterbahnfolie zu einem Verbund laminiert wird, kann prinzipiell aus einer beliebigen Elastomermischung bestehen und besteht vorzugsweise aus einer Siliconkautschukmischung, Nitrilkautschukmischung oder Chloroprenkautschukmischung. Die Elastomerfolie und die Leiterbahnfolie werden vorzugsweise unter Verwendung eines Klebstoffs und eines Haftvermittlers zur Verbesserung der gegenseitigen Haftung miteinander verbunden. Die Elastomer-

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folie und die Leiterbahnfolie können dabei sowohl in der Weise miteinander verbunden werden, daß die Leiterbahnen auf der Oberfläche der elektrisch isolierenden Folie zwischen dieser und der Kautschukfolie eingeschlossen sind, als auch in der Weise, daß die Leiterbahnen so nach außen weisen, daß die elektrisch isolierende Folie der Leiterbahnfolie zwischen den Leiterbahnen und der Elastomerfolie liegt.

Wird der Verbund zwischen der Leiterbahnfolie und der Elastomerfolie in der Weise bewirkt, daß die Leiterbahnen sandwichartig zwischen der elektrisch isolierenden Folie und der Elastomerfolie liegen, so wird die elektrisch isolierende außenliegende Folie nach dem Ausformen und Vernetzen des strangförmigen Verbindungsstücks und vor der Benutzung des Verbindungsstücks von diesem abgezogen. Das Abziehen der elektrisch isolierenden Folie erfolgt dabei vorzugsweise erst unmittelbar vor der Verwendung des Verbindungsstücks, so daß die elektrisch isolierende Folie noch als Schutzfolie für die Leiterbahnen des Verbindungsstücks dienen kann.

Das in der oben beschriebenen Weise hergestellte flächige Verbundmaterial wird anschließend durch Formpressen in einem metallischen Formwerkzeug formgebend bearbeitet. Das zum Formpressen verwendete Formwerkzeug besteht gebräuchlicherweise aus einer oberen Formhälfte und einer unteren Formhälfte, ist also zweiteilig ausgebildet, kann jedoch auch einen oder mehrere Zwischenrahmen ausweisen. In den beiden Formhälften sind Formnester ausgebildet, und zwar in aller Regel in Form sich linear erstreckender nutartiger Ausnehmungen. Beim Schließen der Werkzeughälften wird von den Nestern ein Formhohlraum gebildet, der insgesamt den Querschnitt des herzustellenden strangartigen Verbindungsstücks aufweist. Jedes Werkzeug kann

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sowohl nur eine Hohlform als auch mehrere Formnester aufweisen. Vorzugsweise sind an der oberen und/oder an der unteren Werkzeughälfte vorspringende Kanten mit vorzugsweise spitzwinkligem Rücken entlang der Ränder der Formnester ausgebildet, die nach Art eines Kantenschneiders wirken, so daß beim Formpressen im geschlossenen Werkzeug nur sehr dünne Grate oder Finnen um den im Formhohlraum ausgeformten Formling herum stehenbleiben.

Der flächige Verbundkörper wird bei geöffnetem Formwerkzeug in der Weise auf das Formnest oder die Formnester der unteren Werkzeughälfte gelegt, daß die Richtung der Leiterbahnen im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der linearen Ausdehnung der Formnester im Formwerkzeug liegt. Auch ist erforderlich, daß der flächige Verbundkörper so groß bemessen ist, daß er sich bis über die Ränder des Formnestes oder der Formnester erstreckt, daß sich also die Randbereiche des flächigen Verbundmaterials bis in die Trennebene zwischen der oberen und der unteren Werkzeughälfte hinein über den Rand des Formnestes hinaus erstrecken, wenn das Werkzeug zum Formpressen geschlossen wird. Das eigentliche Formpressen des flächigen Verbundmaterials wird dann durch Schließen des Formwerkzeugs unter einem entsprechenden Schließdruck und unter Erwärmen bewirkt. Dabei wird zunächst die unvernetzte Elastomerfolie des flächigen Verbundmaterials in der Weise plastisch verformt, daß die unvernetzte Elastomermasse den zwischen den Werkzeughälften gebildeten Formhohlraum vollständig ausfüllt. Die Elastomermasse nimmt dabei die Form und den Querschnitt des benötigten Verbindungsstücks an. Durch die Erwärmung wird die so plastisch verformte Elastomermasse vernetzt. Da bei diesem Formvorgang die Leiterbahnen auf der Folie aus dem elektrisch isolierenden Werkstoff, der Teil der Leiterbahnfolie ist, fixiert sind,

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bleibt die Leiterbahnanordnung unverändert in ihrer geometrischen Anordnung. Insbesondere ist dabei eine Veränderung der Leiterbahnabstände ausgeschlossen.

Beim Aufbringen der Schließkraft für das Formwerkzeug wird diese Schließkraft vorzugsweise so dosiert, daß die verbleibende Stärke des Verbundmaterials an den Randbereichen um die Formnester herum sehr dünn ausgebildet ist, die einzelnen Formlinge in den einzelnen Nestern jedoch nicht voneinander getrennt werden. Diese Bedingung, unter der die einzelnen Formkörper durch dünne Häute noch miteinander verbunden sind, kann einerseits durch eine Regelung der Schließkraft, andererseits durch eine exakte Justierung der Schneidkanten erreicht werden, die die Formnester umgeben bzw. die Ränder dieser Formnester bilden. Das Stehenbleiben dünner Verbindungshäute zwischen den einzelnen Formungen wird deshalb angestrebt, weil dann die Formlinge aus den nebeneinanderliegenden Nestern insgesamt als Einheit entformt werden können. Dadurch, daß die einzelnen Formlinge, nämlich die einzelnen Verbindungsstücke, nicht einzeln aus den Nestern genommen zu werden brauchen, sondern alle in einem Formwerkzeug ausgeformten Formlinge als zusammenhängendes Gebilde entformt werden können, kann die Entformungszeit wesentlich verkürzt werden. Das so entformte Gebilde kann dann durch Schneiden und Versäubern, gegebenenfalls nach einer anschließenden Wärmebehandlung zum Nachvernetzen, in die einzelnen Verbindungsstücke aufgetrennt werden.

Im Querschnitt ist in der Fig. 1 ein Formwerkzeug aus Metall dargestellt, das zur Durchführung des Verfahrens dient. Das Formwerkzeug 1 besteht aus einer oberen Werkzeughälfte 11 und einer unteren Werkzeughälfte 12, in denen Formnester 2a bzw. 2b ausgebildet sind. Die einander

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gegenüberliegenden Formnester in den Werkzeughälften, sind relativ zueinander so angeordnet, daß sie beim Schließen des Formwerkzeugs die Hohlformen bilden, die den auszuformenden Formungen, nämlich den Verbindungsstücken, entsprechen.

In der oberen Werkzeughälfte 11 des in der Fig. -1 gezeigten Formwerkzeugs 1 sind die Formnester 2a durch vorspringende Kanten 3 begrenzt, die als spitzwinklige Schneidkanten ausgebildet sind. In der oberen Werkzeughälfte 11 ist weiterhin eine Nut 4 ausgebildet, die als Überlaufrinne dient, in die beim Schließen der beiden Werkzeughälften 11 und 12 überschüssige unvernetzte Gummimischung des flächigen Verbundmaterials abfließen kann.

Verschiedene Strukturen des flächigen Verbundmaterials 5, das beim Formpressen als Aufgabematerial dient, sind in den Figuren 2a bis 2c gezeigt. Das flächige Verbundmaterial 5 der in Fig. 2a gezeigten Art wird in der Weise hergestellt, daß eine Leiterbahnfolie 52 mit den Leiterbahnen 51 unter Verwendung eines Haftmittels flächig mit einer Folie 53 aus unvernetztem Elastomer in der Weise verbunden wird, daß die Leiterbahnen 51 in die Oberfläche der unvernetzten Elastomerfolie 53 eingedrückt werden. Die Oberflächen, mit denen die Leiterbahnen 51 auf der Oberfläche der elektrisch iso? ierenden Folie 52 der Leiterbahnfolie aufliegen, liegen dann in einer Ebene mit der Oberfläche der unvernetzten Elastomerfolie, die auf derselben Oberfläche der Folie aus dem elektrisch isolierenden Material 52 aufliegt. Beim Abziehen der Folie 52 von der Elastoinerfolie 53 liegen also die Leiterbahnen koplanar fluchtend in der Oberfläche des Elastomers.

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Das in der Fig. 2b gezeigte flächige Verbundmaterial 5 dagegen wird in der Weise hergestellt, daß die Leiterbahnfolie mit den Leiterbahnen 51 nach außen auf die Oberfläche der unvernetzten Elastomerfolie 53 aufgeklebt wird. Die flächige Verbundstruktur 5 weist dann insgesamt Leiterbahnen 51 auf, die reliefartig auf seiner Oberfläche, genauer gesagt von der auswärts gekehrten Oberfläche der elektrisch isolierenden Folie 52, vorstehen.

Die Leiterbahnfolie des in Fig. 2c gezeigten Ausführungsbeispiels des flächigen Verbundmaterials 5 wird schließlich durch Schneiden eines aus alternierenden Schichten eines elektrisch isolierenden und eines elektrisch leitfähigen Materials aufgebauten Verbundkörpers senkrecht zur Ebene seiner Schichten hergestellt und als solche auf die Oberfläche der unvernetzten Elastomerfolie 53 aufgeklebt= Nach diesem Verfahren wird ähnlich wie in dem in Fig. 2a gezeigten Ausführungsbeispiel und im Gegensatz zu dem in Fig. 2b gezeigten Ausführungsbeispiel eine absolut plane Oberfläche der flächigen Verbundstruktur 5 erhalten.

In der Fig. 1 ist zwischen der oberen Hälfte 11 und der unteren Hälfte 12 des geöffneten Formwerkzeugs eine flächige Verbundstruktur 5 der in Fig. 2b gezeigten Art dargestellt. Die Leiterbahnen 51 der flächigen Verbundstruktur 5 liegen der Oberfläche der unteren Werkzeughälfte zugekehrt und sind in der Weise ausgerichtet, daß die Längsrichtung der streifenförmigen Leiterbahnen 51 zumindest im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der sich linear erstreckenden Formnester 2b bzw. 2a liegt. Dabei werden sämtliche im Werkzeug ausgebildeten Formnester 2a bzw. 2b in der Trennebene des Werkzeugs von einer einzigen flächigen Verbundstruktur 5 überdeckt.

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Der Vorgang des Formpressens wird in der Weise ausgeführt, daß die obere Werkzeughälfte 11 und die untere Werkzeughälfte 12 unter einem angemessenen Schließdruck bei Zwischenlage des flächigen Verbundkörpers 5 in der Weise aufeinander gedrückt werden, daß die unvernetzte Elastomerfolie 53 des Verbundkörpers 5 plastisch verformt wird und die durch die Formnester in der oberen Werkzeughälfte und der unteren Werkzeughälfte gebildeten Formhohlräume vollständig ausfüllt, während das überschüssige unvernetzte Elastomermaterial in den überlauf 4 bzw. in zwischengeschaltete Überlaufrinnen abfließt. Gleichzeitig wird bei diesem Vorgang die Folie 52 aus dem elektrisch isolierenden Werkstoff in Berührung mit den Oberflächen der Formnester 2b der unteren Werkzeughälfte 12 gebracht und entsprechend der Kontur dieser Flächen biegeverformt. Dadurch nehmen auch die auf dieser elektrisch isolierenden Folie 52 aufgebrachten Leiterbahnen 51 die Kontur der Formnester 2b an. Unter der jeweils dem Werkzeug aufgeprägten Schließkraft bewirken die relativ scharfen vorspringenden Trennkanten 3 keine vollständige Trennung des flächigen Verbundmaterials 5, sondern lassen sehr dünne Randbereiche oder Gratfilme um jeden Formling herum stehen, der in den Formhohlräumen ausgeformt wird.

Nach Abschluß des Formpressens unter Druck und Erwärmung zur Vernetzung der zunächst unvernetzten Elastomermasse wird das Formwerkzeug wieder geöffnet und der Formling aus dem geöffneten Werkzeug als einheitliche zusammenhängende Struktur herausgenommen. Eine solche mit dem. in Fig. 1 gezeigten Formwerkzeug erhaltene Formlingestruktur ist in perspektivischer Darstellung in der Fig. 3 gezeigt, wobei die in Fig. 3 gezeigte ausgeformte und vernetzte Struktur gegenüber der Ausrichtung des in Fig. 1 gezeigten Formwerkzeugs mit seiner Unterseite nach oben gekehrt dargestellt

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ist. Dieser beim Entformen erhaltene einheitliche Formling besteht aus einer Anzahl von Produktformlingen, nämlich den Verbindungsstücken, von denen jedes von Randbereichen oder Gratbereichen umgeben und über diese mit dem benachbarten Formling verbunden ist. Gewünschtenfalls können bei diesem Formpressen selbstverständlich auch die Schließkraft des Formwerkzeugs und die Höhe der Trennkannten 3 so aufeinander abgestimmt. werden, daß die einzelnen Formlinge, das heißt die einzelnen ausgeformten Verbindungsstücke, getrennt voneinander erhalten werden und stückweise getrennt aus dem Werkzeug entnommen werden können. Aus Gründen der Durchsatzleistung an der Formpresse wird jedoch das oben beschriebene Verfahren bevorzugt, bei dem die einzelnen in einem einzigen Werkzeug ausgeformten Formlinge über ihre Gratfilme zusammenhängen, so daß sie als einzelne zusammenhängende flächige Formlingsstruktur entformt, das heißt aus dem geöffneten Werkzeug herausgezogen werden können. Das dabei erhaltene flächige und in Fig. 3 gezeigte Formlingsgebilde kann dann in einfacher Weise in die einzelnen Formlinge getrennt und gewünschtenfalls entgratet werden, wobei während dieses Arbeitstaktes die Formpresse bereits wieder beschickt und geschlossen sein kann.

In den Figuren 4a und 4b sind in perspektivischer Darstellung typische Ausbildungen einfacher gummielastischer Verbindungsstücke gezeigt, die nach dem Verfahren der Erfindung herstellbar sind. Dabei wird die in Fig. 4a gezeigte Ausbildung des Verbindungsstücks aus einem flächigen Verbundkörper 5 der in Fig. 2b gezeigten Art erhalten, während die Ausgestaltung des in der Fig. 4b gezeigten Verbindungsstücks aus einem flächigen Verbundmaterial 5 der in Fig. 2a gezeigten Art erhalten wird, nachdem die elektrisch isolierende Folie 52 abgezogen ist, so daß die Lei-

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terbahnen 51 koplanar in der Ebene der Oberfläche des elektrisch isolierenden Basiselastomers 53 freiliegen.

In den Figuren 5 bis 9 sind weitere Ausführungsbeispiele von im wesentlichen 'strangförmigen Verbindungsstükken 6 dargestellt, die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt werden können. Diese Verbindungsstücke 6 können sowohl gewölbte Flächenkonturen als auch plane und rechtwinklig zueinanderstehende Flächenkonturen als auch rahmenartig oder U-profilartig geformte Strukturen statt der nach Art einfacher Strangmaterialien geformter Strukturen aufweisen. Diese Strukturen lassen sich je nach Ausbildung der Formnester im Formwerkzeug problemlos herstellen.

In den Figuren 10 bis 14 sind Anwendungsbeispiele dargestellt, die die Verwendung der nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Verbindungsstücke zum elektrischen Verbinden von elektronischen Baugruppen, insbesondere Schaltkarten, zeigen. Das in der Fig. 5 gezeigte Verbindungsstück dient der Herstellung der in Fig. 10 gezeigten elektrischen Verbindung zwischen zwei Schaltkarten 7 und Das in der Fig. 7 gezeigte Verbindungsstück dient in der der Fig. 12 entnehmbaren Weise ebenfalls dem Verbinden zweier parallel übereinander angeordneter Schaltkarten 7 und 8. Das in der Fig. 9 gezeigte Verbindungsstück dient der Herstellung elektrischer Verbindungen in der in Fig. gezeigten Art. Die in den Figuren 10 bis 14 dargestellten Pfeile deuten die Richtung der zur einwandfreien Kontaktgabe erforderlichen Kraft an, in der die Kontaktleisten der anzuschließenden Schaltkarten gegen die Verbindungsstücke gedrückt werden. Speziell dienen die in den Figuren 10, 12, 13 und 14 gezeigten Verbindungsstücke dem elektrischen Anschluß einer Anzeigeeinheit 7, speziell einer ■Flüssigkristallanzeige, einer elektrochromen Anzeigeeinheit

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und einer Leuchtdioden-Anzeigeeinheit mit einer den Treiber für diese Anzeigeeinheiten enthaltenden Schaltkarte 8. In der Fig. 11 ist ein mit Montagegewindebohrungen versehener leistenartiger Block 9 gezeigt, der die Verbindungsstücke in vormontiertem Zustand trägt.

Das Verfahren der Erfindung eignet sich insbesondere zur Herstellung im wesentlichen strangförmig oder leistenförmig konfigurierter Verbindungsstücke aus elastischem Werkstoff/ die nicht nur einfachen rechteckigen Querschnitt zu haben brauchen, sondern auch freie und unregelmäßige Querschnitte aufweisen können. Alle diese unterschiedlichen Verbindungsstücke können mit höchster Dimensionsgenauigkeit nach den Verfahren der Massenfertigung hergestellt werden. Unter ungünstigen Produktionsbedingungen kann bei dieser einfachen Ausgestaltung des Verfahrens jedoch der Fall auftreten, daß die unvernetzte Elastomermasse des flächigen Verbundmaterials nicht alle äußersten Ecken der Formhohlräume ausfüllt. Dies kann insbesondere bei Hinterschnitten und spitzwinkligen Kanten und Ecken auftreten. Dies kann am Formling zur Ausbildung unscharfer Kanten oder zu Dichteschwankungen im vernetzten Elastomer, insbesondere zu niedrigeren Dichtungen im Bereich solcher Kantenbereiche führen.

Diese mitunter auftretenden Probleme können dadurch behoben werden, daß bei der Ausbildung der Formnester im Werkzeug bestimmte Kriterien beachtet werden, insbesondere bei der Querschnittgestaltung der Formhohlräume. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ein aus Metall, in aller Regel aus Stahl bestehendes Formwerkzeug, das sich speziell zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung eignet, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Werkzeughälfte, vorzugsweise in der unteren Werkzeughälfte, mindestens ein sich linear erstreckendes und gegenüber der

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Trennebene des Werkzeugs konkav ausgebildetes Formnest vorgesehen ist, während in der anderen Werkzeughälfte, vorzugsweise der oberen Werkzeughälfte, die mit der ersten Werkzeughälfte zum geschlossenen Werkzeug zusammenfügbar ist, sich linear erstreckende federartige oder rippenartige Vorsprünge ausgebildet sind, die in das oder die konkaven Formnester in der ersten Werkzeughälfte bei geschlossenem Werkzeug eingreifen. Mit diesem Formwerkzeug wird das eigentliche Verfahren der Erfindung unter Zwischenlage des flächigen Verbundkörpers in der gleichen Weise durchgeführt, wie dies oben beschrieben ist. Formlinge, die mit solchen Formwerkzeugen hergestellt werden, haben auch bei schwierig zu füllenden Querschnitten der Formhohlräume über ihren gesamten Querschnitt eine homogene Dichte, da durch die an einer der beiden Werkzeughälften ausgebildeten federartigen, rippenartigen oder leistenartigen VorSprünge, die in die Formnester in der anderen Werkzeughälfte eingreifen, das plastische Fließen der unvernetzten Elastomermasse des zu verformenden flächigen Verbundmaterials beschleunigt wird.

In den Figuren 15a und 15b sind Querschnitte eines solchen verbesserten Formwerkzeugs 1 gezeigt. In einer ersten Werkzeughälfte 12 sind eines oder mehrere sich nutartig linear erstreckende Formnester 20 ausgebildet. In der zweiten Werkzeughälfte 11 sind federartige oder rippenartige, sich ebenfalls linear erstreckende Vorsprünge 30 ausgebildet, die in die Formnester 20 der ersten Werkzeughälfte 11 eingreifen, wenn das Werkzeug geschlossen ist, also die beiden Werkzeughälften 11,12 in ihrer Trennebene aufeinanderliegend Die Ränder der Formhohlräume 20 sind als ebenfalls lineare, relativ scharfe Kanten 20a an der ersten Werkzeughälfte 12 begrenzt. In ähnlicher Weise sind scharfe Begrenzungskanten 30a an den

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Rändern der sich linear erstreckenden federartigen oder rippenartigen Vorsprünge 30 an der zweiten Werkzeughälfte 1 1 ausgebildet. Erforderlichenfalls können an der unteren und/oder der oberen Werkzeughälfte Überlaufkänale ausgebildet sein.

In den Figuren 16a bis 16c sind in perspektivischer Darstellung Ausführungsbeispiele von strangartigen Verbindungsstücken dargestellt, die mit Formwerkzeugen der in den Figuren 15a und 15b gezeigten Art/ die an einer Werkzeughälfte Vorsprünge aufweisen, die in die Formnester der anderen Werkzeughälfte eingreifen, hergestellt sind. Diese Verbindungsstücke weisen in üblicher Weise zumindest im wesentlichen parallel zueinander verlaufende streifenartige Leiterbahnen auf, die senkrecht zur Längsachse des strangartigen Verbindungsstücks verlaufen.

Das Verfahren der Erfindung ist vorstehend zwar an Hand von strangartigen Verbindungsstücken erläutert, ist jedoch, viie bereits eingangs ausgeführt, nicht auf die Herstellung nur solcher leistenartiger oder strangartiger Verbindungsstücke beschränkt. Vielmehr können nach dem Verfahren der Erfindung auch Verbindungsstücke mit komplizierterer Konfiguration hergestellt werden, beispielsweise Verbindungsstücke, die im wesentlichen die Form eines rechteckigen Rahmens haben oder ringförmig ausgebildet sind. Zur Herstellung solcher Strukturen sind die dem Formpressen unterworfenen flächigen Verbundkörper nicht nur mit einer einzigen Schar paralleler Leiterbahnen versehen, sondern mit zwei oder mehr Scharen von jeweils untereinander entweder zumindest im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Leiterbahnen oder im wesentlichen kozentrisch radial zueinander angeordneten Leiterbahnen. Beispiele für solche Leiterbahnanordnungen

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sind in den flächigen Verbundkörpern verwirklicht, die in den Figuren 17a bis 17c gezeigt sind. Die Figuren 17a bis 17c zeigen jeweils den flächigen Verbundkörper vor dem Verformen in Draufsicht auf die die Leiterbahnen tragende Oberfläche. Aus dem in Fig. 17a gezeigten flächigen Verbundmaterial kann ein rahmenartiges Verbindungsstück der in der Fig. 18a gezeigten Art durch Formpressen nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt werden. Aus dem in der Fig. 17b gezeigten flächigen Verbundmaterial· können Verbindungsstücke der in der Fig. 18b gezeigten Art hergesteilt werden. Schließlich können aus flächigen Verbundkörpern der in der Fig. 17c gezeigten Art mit strahlenförmig radial angeordneten Leiterbahnen 51 durch Formpressen gummielastische Verbindungsstücke der in der Fig. 18c gezeigten Art hergestellt werden.

In den Figuren 17a bis 17c sind die flächigen Verbundkörper als separate Teile dargestellt. Für die Bedürfnisse der Massenfertigung wird dieser flächige Verbundwerkstoff jedoch als endloses Band ausgebildet, und zwar als Band aus einem unvernetzten oder nur teilvernetzten Elastomer, das in regelmäßigen Abständen mit den Leiterbahnmustern bedruckt ist. Ein solches kontinuierliches Band des Verbundmaterials wird dann zum Zwecke der Massenfertigung vorzugsweise nicht in einem plattenförmigen Werkzeug, sondern in einem Werkzeug verarbeitet, dessen beide Teile als rotierende Walzen ausgebiidet sind. Bei einer soichen wal·zenförmigen Ausbildung des Formwerkzeugs weist also die eine Walze die Formnester, die andere Walze die in diese Formnester eingreifenden Vorsprünge auf. Das bandförmige unvernetzte Verbundmaterial, das die Leiterbahnfolie mit den Leiterbahnmustern in gleichmäßig wiederkehrenden Abständen trägt, wird dann kontinuierlich durch den von den beiden walzenförmigen Werkzeugteilen gebildeten Walzenspalt geführt.

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Vorzugsweise sind die gummielastischen Verbindungsstükke weiterhin in Abschnitten, die außerhalb des Bereichs der Leiterbahnen liegen, mit Vorsprüngen oder Rücksprüngen, beispielsweise nippelartigen oder zapfenartigen Vorsprüngen und zapfenlochartigen oder nutartigen Rücksprüngen versehen, um ihre genaue Anordnung relativ zu den elektronischen Schaltungsbauteilen, zu deren Anschluß sie dienen, zu erleichtern. Durch solche Hilfsmittel bei der Formgebung der Verbindungsstücke aus gummielastischem Werkstoff kann die Produktivität der Montage elektronischer Geräte wesentlich verbessert werden.

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Claims (2)

1. JAEGER, GRAMS & PONTANI

   PAT 13 N TAN WA LTB

   DIPL.CHEM. DR. KLAUS JAEGER DIPL.-ING. KLAUS D. GRAMS DR.-ING. HANS H. PONTANI

   GAUTINS · BERGSTR. 48Vi 8O31 STOCKDORF · KREUZWEG 34 8752 KLEINOSTHEIM · HIRSCHPFAD

   SHI-76

   Shin-Etsu Polymer Co., Ltd.,

   11, Nihonbashi-Honcho 4-chome, Chuo-ku, Tokyo (Japan)

   Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Verbindungsstücks aus einem gummielastischen Werkstoff

   Patentansprüche

   M.J Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Verbindungsstücks aus einem gummielastischen Werkstoff mit zumindest einer Schar von Leiterbahnen auf seiner Oberfläche, die zumindest im wesentlichen parallel zueinander verlaufen,

   dadurch gekennzeichnet , (a) daß ein Flächenmaterial ("Folie"), das auf einer seiner Hauptoberflächen zumindest eine Schar im wesentlichen parallel zueinander verlaufender Leiterbahnen trägt ("Leiterbahnfolie") mit einer

   130014/1293

   TEUEX: 5 21777 Isar d

   — O —·

   30351Q

   Folie aus einem unvernetzten Elastomer zu einem flächigen Verbundkörper verbunden wird,

   (b) daß das so hergestellte flächige Verbundmaterial unter Erwärmen in einem Formwerkzeug aus Metall durch Formpressen formgebend bearbeitet wird, wobei das Formwerkzeug aus einer ersten Werkzeughälfte besteht, in deren Oberfläche mindestens ein Formnest ausgebildet ist, und einer zweiten Werkzeughälfte besteht, die mit Formnestern und/oder Vorsprüngen versehen ist, die beim Schließen des Werkzeugs unter Bildung der gewünschten Formhöhlungen mit den in der ersten Werkzeughälfte ausgebildeten Formnestern zusammenwirken, wobei das flächige Verbundmaterial so zwischen die geöffneten Werkzeughälften eingelegt wird, daß beim Schließen des Werkzeugs die Leiterbahnfolie durch die Konturen des Formnestes oder der Formnester in der ersten Werkzeughälfte verformt wird und die unvernetzte Elastomerfolie des flächigen Verbundkörpers beim Schließen des Werkzeugs die verbleibenden Formhohlräume durch plastische Verformung ausfüllt und nach dem Schließen des Formwerkzeugs unter Erwärmen zu einem vernetzten Formteil vernetzt wird, und

   (c) daß das so hergestellte vernetzte Formteil anschließend aus dem metallischen Formwerkzeug genommen wird.
2. 2. Verfahren zur Herstellung eines strangförmigen oder leistenförmigen elektrischen Verbindungsstücks aus gummielastischem Werkstoff mit elektrischen Leiterbahnen an seiner Oberfläche, die im wesentlichen

   1300U/1293

   035101

   parallel zueinander und in einer Richtung verlaufen, die zumindest im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des strangförmigen Verbindungsstücks liegt, dadurch gekennzeichnet ,

   (a) daß ein Flächenmaterial ("Folie"), das auf einer seiner Hauptoberflächen eine Schar elektrischer Leiterbahnen trägt, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen ("Leiterbahnfolie"), und eine Folie aus einem unvernetzten Elastomer bzw. einer unvernetzten Elastomermischung zu einem flächigen Verbundkörper verbunden werden,

   (b) daß der so hergestellte flächige Verbundkörper zwischen eine untere und eine obere Hälfte eines geöffneten Formwerkzeugs aus Metall eingeführt wird, wobei sowohl die untere als auch die obere Werkzeughälfte mit mindestens einer sich linear erstreckenden nutartigen und als Formnest dienenden Ausnehmung versehen ist, die jeweils so einander zugeordnet sind, daß sie bei geschlossenem Werkzeug einen Formhohlraum bilden, und wobei der flächige Verbundkörper in der Weise zwischen das geöffnete Formwerkzeug eingelegt wird, daß die Richtung der Leiterbahnen zumindest im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der linearen nutartigen Formnester in den Werkzeughälften liegt und sich der flächige Verbundkörper über die Randbereiche des Formnestes oder der Formnester hinaus erstreckt,

   (c) daß beim Schließen des Formwerkzeugs und Erwärmen der flächige Verbundkörper unter dem Schließdruck so verformt wird, daß die Leiterbahnfolie entsprechend der Oberflächenkonfiguration des Formnestes

   U/1293

   oder der Formnester verformt wird und das unvernetzte Elastomer des flächigen Verbundkorpers in der Weise plastisch verformt wird, daß die durch das geschlossene Formwerkzeug gebildeten Formhohlräume in dem metallischen Formwerkzeug vollständig ausgefüllt sind, wobei das Elastomer durch die Wärmeeinwirkung zu einem vernetzten Formling vernetzt wird, und

   (d) daß nach Abschluß der Vernetzung der vernetzte
   Formling aus dem metallischen Formwerkzeug entnommen wird.

   13001 A/1293